涂勤明雷曉燕毛順茂(.廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司,5000,廣州;.華東交通大學(xué)鐵路環(huán)境振動(dòng)與噪聲教育部工程研究中心,00,南昌; .南昌軌道交通集團(tuán)有限公司,008,南昌//第一作者,助理工程師)

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交疊線路地鐵列車引起的環(huán)境振動(dòng)分析?

涂勤明1雷曉燕2毛順茂3
(1.廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司,510010,廣州;2.華東交通大學(xué)鐵路環(huán)境振動(dòng)與噪聲教育部工程研究中心,330013,南昌; 3.南昌軌道交通集團(tuán)有限公司,330038,南昌//第一作者,助理工程師)

摘 要南昌地鐵1、2號(hào)線交匯于八一廣場(chǎng),形成上下交疊地鐵線路。由于交疊線路的列車同時(shí)運(yùn)行的組合情況較多且引起的環(huán)境振動(dòng)比單線大,因此有必要在交疊線路設(shè)計(jì)階段對(duì)具體工程進(jìn)行環(huán)境振動(dòng)分析。通過建立包含4孔交疊隧道的軌道-隧道-大地三維有限元模型,分析列車荷載作用下大地的振動(dòng)響應(yīng)。研究結(jié)果表明:環(huán)境振動(dòng)主要受埋深較淺的2號(hào)線影響;對(duì)2號(hào)線采取減振措施最為經(jīng)濟(jì)合理;交疊地鐵線路列車同時(shí)運(yùn)行時(shí)地面會(huì)出現(xiàn)多處振動(dòng)加強(qiáng)區(qū),均出現(xiàn)在線路交匯處和距線路中心40 m處附近。

關(guān)鍵詞交疊地鐵線路;列車運(yùn)行;環(huán)境振動(dòng);減振措施

?國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(U1134107);江西省普通本科高校科技落地計(jì)劃項(xiàng)目(KJLD11002)

First-author′s address Guangzhou Metro Desing& Research Institute Co.,Ltd.,510010,Guangzhou,China

在城市地鐵線網(wǎng)的規(guī)劃和擴(kuò)展過程中,會(huì)不可避免地遇到兩條甚至多條線路交疊的情形。兩條或多條線路交疊時(shí)列車運(yùn)行引起的環(huán)境振動(dòng)大小和傳播規(guī)律不同于單條線路,引起的環(huán)境振動(dòng)也并非簡(jiǎn)單的線性疊加。由于交疊線路的列車運(yùn)行組合情況較多且錯(cuò)綜復(fù)雜,其對(duì)環(huán)境振動(dòng)的影響可能會(huì)在某個(gè)意想不到的區(qū)域出現(xiàn)放大并超過環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn),因此,有必要在交疊線路設(shè)計(jì)階段針對(duì)具體工程情況進(jìn)行環(huán)境振動(dòng)分析。目前,國(guó)內(nèi)已有少量針對(duì)該問題的研究,如文獻(xiàn)[1-3],但總體而言,針對(duì)列車荷載作用下4孔等多孔隧道同時(shí)運(yùn)行引起的環(huán)境振動(dòng)研究還很少。

本文針對(duì)南昌地鐵1號(hào)線和2號(hào)線交疊區(qū)間,建立軌道-隧道-大地三維數(shù)值仿真模型,分析4孔隧道列車同時(shí)運(yùn)行引起的環(huán)境振動(dòng),計(jì)算不同列車運(yùn)行工況下環(huán)境振動(dòng)大小及傳播規(guī)律,并分析不同的減振組合工況對(duì)環(huán)境振動(dòng)的影響。

1　工程概況

八一廣場(chǎng)位于南昌市中心,南昌地鐵1號(hào)線與2號(hào)線正是匯交于八一廣場(chǎng)旁的八一大道下,此處即為地鐵1、2號(hào)線的八一廣場(chǎng)站。現(xiàn)1、2號(hào)線均處于施工階段。1號(hào)線位于2號(hào)線下面,1號(hào)線隧道埋深17 m,2號(hào)線隧道埋深9 m,兩條線路近似直角交叉。1、2號(hào)線均為雙線雙隧道斷面,各分為上行線與下行線。上行線與下行線平行,線路中心相距15 m。線路區(qū)間采用盾構(gòu)法施工,隧道結(jié)構(gòu)斷面均為圓形,襯砌厚0.3 m,內(nèi)徑5.4 m,外徑6.0 m。交疊線路把八一廣場(chǎng)站附近大地平面分為四個(gè)象限,平面示意圖如圖1所示。由于四個(gè)象限具有中心對(duì)稱性,所以可以選取一個(gè)象限進(jìn)行環(huán)境振動(dòng)分析。本文分析交疊線路振動(dòng)的影響區(qū)間為1號(hào)線的八一館站——八一廣場(chǎng)站和2號(hào)線的八一廣場(chǎng)站——永叔路站(即圖1第三象限)。

圖1　交疊線路平面示意圖

2　三維數(shù)值模型

2.1材料參數(shù)

由于地鐵引起的環(huán)境振動(dòng)屬于微振動(dòng)范疇,所以在動(dòng)力分析時(shí)各種材料可以按線彈性介質(zhì)考慮。土層材料參數(shù)取值參照工程地質(zhì)勘查報(bào)告,對(duì)相應(yīng)土層進(jìn)行加權(quán)平均,可把八一廣場(chǎng)地下土層簡(jiǎn)化為6層,詳細(xì)參數(shù)見表1。軌道結(jié)構(gòu)及隧道的有限元計(jì)算參數(shù)如表2所示。

表1　南昌八一廣場(chǎng)土層參數(shù)

表2　軌道結(jié)構(gòu)及隧道參數(shù)

此外,鋼軌下普通彈性扣件剛度為50 k N/mm,阻尼為7.5×104Ns/m,扣件間距0.625 m。浮置板下彈簧支座剛度取值為6.9 k N/mm,阻尼取值為1×105Ns/m,支座間距1.25 m。浮置板厚度0.35 m,寬度3.2 m。

2.2模型建立

本文利用大型有限元分析軟件ANSYS建立軌道-隧道-大地三維動(dòng)力仿真模型。一般而言,受地鐵振動(dòng)影響較大的范圍為振源兩側(cè)60 m之內(nèi),因此,為使有限元模型不至于過大和提高計(jì)算效率,本文研究的振動(dòng)區(qū)域?yàn)榫嗾裨粗行?0 m內(nèi)?？紤]一定的富余量,模型的尺寸為:東西向和南北向均為115 m,垂直深度為60 m。其中,1號(hào)線的下行線和2號(hào)線的上行線距模型邊界25 m,1號(hào)線的上行線和2號(hào)線的下行線距模型邊界75 m,上行線與下行線間距15 m。模型四周邊界采用三維等效粘彈性邊界[4],其做法是在已建立的有限元模型的邊界上沿法向延伸一層相同類型的單元,并將邊界的外層固定,通過定義等效單元的材料性質(zhì)消除邊界反射波的影響。有限元整體模型如圖2所示。

圖2　軌道-隧道-大地三維有限元模型

根據(jù)設(shè)計(jì)資料,南昌地鐵普通地段采用整體道床,一般減振地段采用減振扣件,特殊減振地段采用鋼彈簧浮置板道床。本文分別建立了整體道床和鋼彈簧浮置板道床模型(如圖3所示),以比較1、2號(hào)線不同道床組合工況對(duì)環(huán)境振動(dòng)的影響。

三維有限元模型的組成單元為:鋼軌為空間梁?jiǎn)卧狟EAM188;鋼軌扣件及浮置板板下彈簧支座采用彈簧阻尼單元COMBIN14模擬;浮置板及隧道襯砌采用殼單元SHELL63模擬;隧道基礎(chǔ)及土層則為實(shí)體單元SOLID45。模型單元尺寸為0.25～3.0 m,靠近振源處采用密集單元,尺寸小于材料剪切波長(zhǎng)的1/12,遠(yuǎn)離振源處采用稀疏單元,尺寸小于材料剪切波長(zhǎng)的1/6,單元尺寸均滿足精度要求。

圖3　有限元模型局部放大圖

2.3阻尼系數(shù)及積分步長(zhǎng)

在進(jìn)行土體結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析時(shí),通常采用Rayleigh阻尼,即:

式中:

M,K——分別為系統(tǒng)質(zhì)量矩陣和剛度矩陣;

α,β——分別為與質(zhì)量、剛度成比例的阻尼系數(shù);

ξ0——結(jié)構(gòu)阻尼比;

ω1,ω2——分別為兩階固有頻率系數(shù)。

α和β與體系的固有頻率和阻尼比有關(guān)。根據(jù)試驗(yàn)資料,土體結(jié)構(gòu)的阻尼比可取0.05。對(duì)有限元模型進(jìn)行模態(tài)分析,取前兩階固有頻率為16.96 rad/s和18.21 rad/s,則Rayleigh阻尼系數(shù):α= 0.878,β=0.002 8。

考慮f=100 Hz內(nèi)的頻域振動(dòng)響應(yīng),根據(jù)采樣定理,則積分步長(zhǎng)為:Δt=1/(2f)=0.005 s。

2.4列車動(dòng)荷載

列車在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中,對(duì)鋼軌的作用力為隨機(jī)荷載,可以考慮為列車軸荷載與動(dòng)荷載之和。動(dòng)荷載由軌道隨機(jī)不平順引起,為列車輪重產(chǎn)生的慣性力。

運(yùn)行列車對(duì)鋼軌的作用力[5]

式中:

Fl——第l個(gè)軸重的一半;

mw——第l個(gè)車輪質(zhì)量;

η——軌道隨機(jī)不平順值;

δ——Dirac函數(shù);

x——車輪到起點(diǎn)的距離;

v——列車運(yùn)行速度;

一個(gè)成功的企業(yè)應(yīng)該以人為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn),通過激發(fā)和調(diào)動(dòng)人的主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性來實(shí)現(xiàn)人與企業(yè)發(fā)展的共同目標(biāo)。

t——列車運(yùn)行時(shí)間;

al——t=0時(shí)第l個(gè)輪對(duì)距原點(diǎn)的距離。

目前,國(guó)內(nèi)還未有通用的針對(duì)城市軌道交通的不平順譜,數(shù)值分析時(shí),通常是采用軌道狀態(tài)較良好的美國(guó)六級(jí)高低不平順譜,其表達(dá)式為:

式中:

Sv(ω)——軌道高低不平順功率譜密度;

k——系數(shù),取0.25;

Av——表征不平順程度的參數(shù),取0.033 9 cm2·m·rad-1;

ωc——截?cái)囝l率,取0.8245 rad·m-1;

ω——空間頻率。

通過建立軌道結(jié)構(gòu)粘彈性連續(xù)三層梁模型,將式(3)表達(dá)的運(yùn)行列車軸荷載施加于軌道結(jié)構(gòu)三層梁模型的振動(dòng)控制方程中[5],運(yùn)用傅里葉變換數(shù)值方法求解振動(dòng)方程,即可得到軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)和輪軌作用力。

南昌地鐵1、2號(hào)線采用地鐵B型車,車輛定距為12.6 m,固定軸距為2.2 m,軸重取140 k N,輪對(duì)質(zhì)量15.39 k N,列車按6輛編組。圖4為車速取80 km/h時(shí)列車單輪動(dòng)荷載時(shí)程曲線,時(shí)間步長(zhǎng)為0.005 s。

圖4　列車單輪動(dòng)荷載時(shí)程曲線

3　動(dòng)力響應(yīng)分析

把圖4荷載施加在ANSYS三維有限元模型中的鋼軌上,采用Newmark隱式積分法中的完整矩陣法,進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。

3.1環(huán)境振動(dòng)評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)GB 10070—1988《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》[6],環(huán)境振動(dòng)評(píng)價(jià)指標(biāo)為Z振級(jí),即按不同頻率計(jì)權(quán)因子修正后得到的鉛垂向振動(dòng)加速度級(jí),Z振級(jí)計(jì)權(quán)曲線采用的是ISO 2631-1:1985的推薦值。Z振級(jí)的計(jì)算公式為:

式中:

a0——基準(zhǔn)加速度,取值1×10-6m/s;

arms——按不同頻率計(jì)權(quán)因子修正后的振動(dòng)加速度有效值,m/s2,arms計(jì)算式:

式中:

afms——頻率為f的振動(dòng)加速度有效值;

cf——振動(dòng)加速度的感覺修正值(即計(jì)權(quán)因子)。

大量測(cè)試和研究表明[7-8],對(duì)于地鐵列車引起的環(huán)境振動(dòng),豎向振動(dòng)要遠(yuǎn)大于橫向和縱向振動(dòng),因此本文采用豎向振動(dòng)加速度和Z振級(jí)評(píng)價(jià)環(huán)境振動(dòng)大小。

3.2上、下行線運(yùn)行方向?qū)φ駝?dòng)影響

由于交疊線路有4列車同時(shí)運(yùn)行,交匯情況比較復(fù)雜,為簡(jiǎn)化后續(xù)分析,本文先比較1號(hào)線的上行線單獨(dú)運(yùn)行、上下行線交匯運(yùn)行、上下行線同向運(yùn)行3種情況下的環(huán)境振動(dòng)大小。此時(shí)1號(hào)線道床選為整體道床。在線路中心縱向所在的豎直面與地面的交線上,每間隔10 m取一個(gè)振動(dòng)響應(yīng)點(diǎn),共8個(gè)點(diǎn), 1號(hào)點(diǎn)位于線路中心正上方,8號(hào)點(diǎn)距線路中心水平距離70 m。受篇幅所限,圖5只給出1號(hào)點(diǎn)3種工況下的振動(dòng)加速度時(shí)程和幅頻曲線,圖6為3種工況下Z振級(jí)隨距離的衰減曲線。

從圖5中可知,上下行線交匯運(yùn)行時(shí)與同向運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)加速度時(shí)程曲線變化趨勢(shì)及幅值都相差不大,而上行線列車單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)加速度幅值約為上下行線列車交匯運(yùn)行時(shí)的1/2倍。3種工況下的振動(dòng)加速度幅頻曲線基本相符,主頻均位于30 ～60 Hz之間。從圖6中可看出,上下行線列車交匯運(yùn)行與同向運(yùn)行時(shí)的Z振級(jí)隨距離的變化趨勢(shì)基本一致,數(shù)值相當(dāng);而上行線列車單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的Z振級(jí)與另外兩種工況相比有較大差別,比另外兩種工況小5 d B左右。

圖5　1號(hào)線中心正上方地面點(diǎn)振動(dòng)加速度時(shí)程及幅頻曲線

因此,可以用上下行線同時(shí)同向運(yùn)行代替上下行線交匯運(yùn)行來研究列車引起的環(huán)境振動(dòng)。這樣處理的好處是使得4孔隧道列車復(fù)雜交錯(cuò)的運(yùn)行情況大為簡(jiǎn)化:不用為區(qū)分列車在什么位置交匯而使用多種荷載組合方式,也不需辨別在何種情況下是對(duì)地面某個(gè)位置的最不利荷載組合,因?yàn)楫?dāng)1號(hào)線和2號(hào)線的上下行線分別從八一館站和永叔路站同時(shí)同向駛向八一廣場(chǎng)站時(shí),對(duì)模型地面上所有位置的振動(dòng)均為最不利荷載組合。以下即采用這種列車荷載組合方式研究地面振動(dòng)。

圖6　1號(hào)線3種工況下加速度和Z振級(jí)比較

3.3交疊地鐵線的減振方案分析

為兼顧考慮線路運(yùn)行情況和減振組合方案,本文建立6種分析工況,如表3所示。列車運(yùn)行方向及地面振動(dòng)響應(yīng)拾取點(diǎn)如圖7所示,在兩條線路的對(duì)角線方向取8個(gè)響應(yīng)點(diǎn),點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離為10m,每個(gè)點(diǎn)距線路中心的距離均為10 m的倍數(shù)。

表3　計(jì)算工況

圖7　列車走向及響應(yīng)拾取點(diǎn)平面示意圖

圖8為在軌道結(jié)構(gòu)為整體道床時(shí)單獨(dú)1號(hào)線運(yùn)行、單獨(dú)2號(hào)線運(yùn)行以及1號(hào)線和2號(hào)線同時(shí)運(yùn)行3種工況下地面Z振級(jí)比較,其中工況3振級(jí)曲線的橫坐標(biāo)表示的距離為圖7對(duì)角線上點(diǎn)距1號(hào)線或2號(hào)線中心線的距離。

圖8　工況1、2、3 Z振級(jí)比較

從圖8中可看出,工況1引起的地面振動(dòng)要明顯小于工況2引起的振動(dòng),隨距離不同,Z振級(jí)小10 d B左右。工況3引起的地面振動(dòng)除70 m點(diǎn)外均大于工況2引起的振動(dòng),Z振級(jí)大2～3 d B。由此可知,在1號(hào)線和2號(hào)線同時(shí)運(yùn)行的情況下,2號(hào)線運(yùn)行對(duì)環(huán)境振動(dòng)的影響較1號(hào)線更大。此外,三種工況下Z振級(jí)隨距離的衰減規(guī)律相似。值得注意的是,工況3振級(jí)曲線在40 m處出現(xiàn)一個(gè)較大的尖峰,此處的Z振級(jí)大小已經(jīng)超過了0 m處的Z振級(jí),可見在1號(hào)線和2號(hào)線同時(shí)運(yùn)行情況下,40 m處的振動(dòng)放大區(qū)域的放大量較單線運(yùn)行更加明顯。

按GB 10070—1988《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定限值及適用區(qū)域,在混合區(qū)、商業(yè)中心區(qū),晝間的Z振級(jí)應(yīng)小于75 d B,夜間的振級(jí)應(yīng)小于72 d B。由圖8可知,當(dāng)1號(hào)線和2號(hào)線同時(shí)運(yùn)行時(shí),地面Z振級(jí)的最大值為77.6 d B,且共有3處大于75 d B,超過了振動(dòng)限值。雖然4孔隧道列車同時(shí)以80 km/h速度運(yùn)行的情況極少,但為使環(huán)境振動(dòng)距限值有一定富余量及考慮遠(yuǎn)期線路狀況惡化的影響,需采用適當(dāng)?shù)臏p振措施。

圖9為采用鋼彈簧浮置板減振措施時(shí)不同組合工況對(duì)振動(dòng)的影響,圖9中橫坐標(biāo)表示的距離為圖7對(duì)角線上點(diǎn)距1號(hào)線或2號(hào)線中心線的距離。從圖9中可看出,單純1號(hào)線采用浮置板道床對(duì)地面的減振效果不明顯,減振量不到1 d B;單純2號(hào)線采用浮置板道床對(duì)地面的減振效果較明顯,減振量為9～12 dB;1號(hào)線和2號(hào)線同時(shí)采用浮置板道床對(duì)地面的減振量與單純2號(hào)線采用浮置板道床時(shí)相差不大,減振量為9～14 dB。由此可知,當(dāng)1號(hào)線和2號(hào)線同時(shí)運(yùn)行時(shí),最經(jīng)濟(jì)合理的減振方法是埋深較淺的2號(hào)線采取相應(yīng)減振措施,而對(duì)埋深較大的1號(hào)線可不采取減振措施。

圖9　工況3、4、5、6 Z振級(jí)比較

3.4振動(dòng)頻率分析

以工況3和工況6為例,選取圖7中對(duì)角線上0 m、20 m、40 m、60 m振動(dòng)響應(yīng)點(diǎn),分析1號(hào)線和2號(hào)線同時(shí)運(yùn)行時(shí)地面振動(dòng)頻率,如圖10所示。從圖10a)中可看出,當(dāng)1號(hào)線和2號(hào)線都采用整體道床時(shí),0 m和20 m處的振動(dòng)主頻位于40 Hz和70 Hz附近,40 m和60 m處的振動(dòng)主頻位于20 Hz和40 Hz附近,說明隨距離增加,40 Hz以上的頻率逐漸衰減,40 Hz以下的頻率衰減緩慢。此外,與圖5e)、圖5f)相比可知,1、2號(hào)線同時(shí)運(yùn)行與1號(hào)線單獨(dú)運(yùn)行引起的地面振動(dòng)主頻相當(dāng)。從圖10b)中可看出, 當(dāng)1號(hào)線和2號(hào)線都采用浮置板道床時(shí),地面振動(dòng)主頻位于7 Hz、20 Hz和40 Hz附近,且隨著距離增加,頻率變化不大,7 Hz和20 Hz始終為優(yōu)勢(shì)頻率。

3.5地面振動(dòng)分布規(guī)律

以上文中的工況3為例,在地面上每間隔10 m提取1個(gè)振動(dòng)響應(yīng)點(diǎn),共64個(gè)響應(yīng)點(diǎn),利用線性插值法繪出地面Z振級(jí)分布云圖,如圖11所示。從圖11中可看出,當(dāng)1號(hào)線和2號(hào)線同時(shí)運(yùn)行時(shí),地面存在四處振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域,分別是:①1號(hào)線和2號(hào)線交匯處附近,最大值78.2 d B;②1號(hào)線路中心距2號(hào)線40 m附近,最大值76.5 d B;③2號(hào)線路中心距1號(hào)線40 m附近,最大值78.2 d B;④距1號(hào)線和2號(hào)線均為40 m附近,最大值77.6 d B。根據(jù)中心對(duì)稱性,圖1中的其他三個(gè)象限振動(dòng)分布規(guī)律類似。由此可知,對(duì)南昌八一廣場(chǎng)附近大地振動(dòng)特性而言,在距線路40 m處存在振動(dòng)放大區(qū)域,且在1號(hào)線與2號(hào)線同時(shí)運(yùn)行時(shí),這種放大效應(yīng)更明顯。

圖10　振動(dòng)加速度幅頻曲線

圖11　地面Z振級(jí)分布云圖

4　結(jié)論

(1)通過比較1號(hào)線上行線單獨(dú)運(yùn)行、上下行

線交匯運(yùn)行、上下行線同向運(yùn)行3種情況下的環(huán)境振動(dòng),發(fā)現(xiàn)上下行線同向運(yùn)行與上下行線交匯運(yùn)行引起的最不利環(huán)境振動(dòng)的大小及幅頻分布均相似。因此在分析交疊地鐵線列車引起的環(huán)境振動(dòng)時(shí),可用上下行線同向運(yùn)行代替上下行線交匯運(yùn)行,以達(dá)到簡(jiǎn)化分析的目的。

(2)隧道埋深較淺的2號(hào)線引起的地面振動(dòng)比隧道埋深較深的1號(hào)線引起的地面振動(dòng)大10 d B左右,1號(hào)線和2號(hào)線同時(shí)運(yùn)行引起的振動(dòng)僅比2號(hào)線單獨(dú)運(yùn)行大2～3 d B。由此可知,隧道埋深較淺的線路對(duì)環(huán)境振動(dòng)影響較大。

(3)對(duì)隧道埋深較淺2號(hào)線進(jìn)行減振時(shí)所取得的減振效果明顯優(yōu)于對(duì)埋深較深的1號(hào)線減振所取得的減振效果,且與1、2號(hào)線同時(shí)減振所取得的減振效果相當(dāng)。因此,在南昌交疊地鐵線路附近,建議只對(duì)埋深較淺的2號(hào)線采取減振措施。

(4)交疊地鐵線列車運(yùn)行引起的地面振動(dòng)主頻均位于20～70 Hz。隨距離增加,40 Hz以上頻率逐漸衰減,40 Hz以下頻率衰減緩慢。

(5)交疊地鐵線列車運(yùn)行引起的地面振動(dòng)存在以下振動(dòng)加強(qiáng)區(qū):線路交匯處附近和距任意一條線路中心40 m處附近。因此,就整個(gè)交疊地鐵線的影響范圍而言,有九處振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)。當(dāng)敏感建筑物位于上述振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域時(shí),應(yīng)該對(duì)線路設(shè)置較高等級(jí)的減振措施。

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Analysis of Environmental Vibration Induced by Subway Trains on Overlapping Lines

Tu Qinming,Lei Xiaoyan,Mao Shunmao

AbstractNanchang subway Line 1 and Line 2 meet at Bayi Square,where the metro lines are overlapped.Because of the complex combination situation of the overlapping lines,in the design phase,the vibration must be analysed in combination with specific engineering conditions.In this paper,a 3D finite element model of rail-tunnel-ground is established with four overlapping tunnels,and the ground vibration responses are analyzed under the function of train load.The study shows that environmental vibration is mainly affected by Line 2 which was built with shallow depth,but it is also the most economical and reasonable way to take vibration reduction measures on this line.Several vibration strengthening areas are found on ground surface when metro trains on the overlapping linesare in simultaneous operation,the strengthening area all exist at the intersections and in areas about 40 m away from the line center.

Key wordsoverlapping subways lines;train running;environmental vibration;vibration reducing measure

(收稿日期:2014-10-31)

DOI:10.16037/j.1007-869x.2016.02.004

中圖分類號(hào)U 211.3∶U 231